【摘 要】
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随着机器人技术的快速发展,机器人取代人工已成为各行业的趋势。为了传承和弘扬中国传统文化,本文提出了基于机器视觉的毛笔书写机器人系统。通过采集待临摹文字图像,提取待临摹文字的特征,引导机器人完成书写,并对书写结果进行相似度评定。通过现代科技与传统文化的结合,实现毛笔书写的传承与弘扬。本文主要研究内容如下:（1）设计了基于机器视觉的毛笔书写机器人系统,对系统的硬件进行分析与选型,采用模块化设计系统的软
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随着机器人技术的快速发展,机器人取代人工已成为各行业的趋势。为了传承和弘扬中国传统文化,本文提出了基于机器视觉的毛笔书写机器人系统。通过采集待临摹文字图像,提取待临摹文字的特征,引导机器人完成书写,并对书写结果进行相似度评定。通过现代科技与传统文化的结合,实现毛笔书写的传承与弘扬。本文主要研究内容如下:（1）设计了基于机器视觉的毛笔书写机器人系统,对系统的硬件进行分析与选型,采用模块化设计系统的软件方案,通过Matlab标定工具箱完成了书写机器人视觉系统的标定。（2）针对待临摹文字图像对比度低、噪声等问题,采用模糊集图像增强、滤波等预处理算法提高待临摹文字图像质量,以最大类间方差法对图像进行分割。通过“Zhang细化算法”进行骨架提取,获取端点、拐点与交点等特征信息,提出了多尺度形态学梯度边缘检测算法,以最大内接圆获取文字的宽度信息。（3）针对机器人书写过程中的稳定性问题,对毛笔书写机器人的运动轨迹进行仿真分析,提出了五次多项式与B样条插补相结合的轨迹规划方法,在关节空间与笛卡尔空间进行基于骨架特征的书写、毛笔离开纸面等两个阶段的运动轨迹规划,在Matlab中构建了毛笔书写机器人的仿真模型,通过仿真分析提高了机器人书写的稳定性。（4）为了客观评定临摹结果,提出了临摹文字图像的相似度评定方法,通过分析直方图法、感知哈希算法与灰度共生矩阵算法在临摹前后图像的像素、位置及轮廓三个方面的特点,设定了不同算法的权重系数,综合评定临摹书写的效果。（5）本文搭建了基于机器视觉的毛笔书写机器人实验平台,对楷体、隶书与草书三种字体进行临摹实验,实验结果表明:本文方法能够实现对单个文字的逐一临摹,临摹相似度达90%以上。图88幅,表13个,参考文献76篇。
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